master > master: tsp

code/python/src/local/maths.py

@@ -6,6 +6,7 @@
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 import math;
+import numpy as np;
 import random;
 
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -14,5 +15,6 @@ import random;
 
 __all__ = [
     'math',
+    'np',
     'random',
 ];

code/python/src/local/typing.py

@@ -17,6 +17,7 @@ from typing import Tuple;
 from typing import Type;
 from typing import TypeVar;
 from typing import Union;
+from nptyping import NDArray;
 
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 # EXPORTS
@@ -34,4 +35,5 @@ __all__ = [
     'Type',
     'TypeVar',
     'Union',
+    'NDArray',
 ];

code/python/src/main.py

@@ -12,8 +12,10 @@ os.chdir(os.path.join(os.path.dirname(__file__), '..'));
 sys.path.insert(0, os.getcwd());
 
 from src.core.log import *;
+from src.local.maths import *;
 from src.graphs.graph import *;
 from src.graphs.tarjan import *;
+from src.travel.naive import *;
 
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 # GLOBAL CONSTANTS/VARIABLES
@@ -26,28 +28,17 @@ from src.graphs.tarjan import *;
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 def enter():
-    ## Beispiel aus Seminarblatt 1
+    ## Beispiel aus Seminarblatt 8
-    nodes = [1,2,3,4,5,6,7,8];
+    tsp_naive_algorithm(
-    edges = [
+        dist = np.asarray([
-        (1,2),
+            [0, 7, 2, 5],
-        (1,3),
+            [7, 0, 5, 6],
-        (2,4),
+            [2, 5, 0, 5],
-        (2,5),
+            [2, 7, 4, 0],
-        (3,5),
+        ], dtype=float),
-        (3,6),
+        optimise=max,
-        (3,8),
+        verbose=True,
-        (4,5),
+    );
-        (4,7),
-        (5,1),
-        (5,8),
-        (6,8),
-        (7,8),
-        (8,6),
-    ];
-    G = Graph(nodes=nodes, edges=edges);
-    components = tarjan_algorithm(G, debug=True);
-    for component in components:
-        log_debug(component);
     return;
 
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

code/python/src/travel/naive.py

@@ -0,0 +1,75 @@
+#!/usr/bin/env python3
+# -*- coding: utf-8 -*-
+
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+# IMPORTS
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+from __future__ import annotations;
+from src.local.typing import *;
+from src.local.maths import *;
+
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+# EXPORTS
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+__all__ = [
+    'tsp_naive_algorithm',
+];
+
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+# METHOD tsp_naive_algorithm
+# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+def tsp_naive_algorithm(
+    dist: NDArray[(Any, Any), float],
+    optimise = min,
+    verbose: bool = False,
+) -> tuple[float, list[list[int]]]:
+    m, n = dist.shape[:2];
+    assert m == n;
+    memory: Dict[tuple[int, tuple], tuple[float, list[list[int]]]] = dict();
+
+    def g(i: int, S: list[int]) -> tuple[float, list[list[int]]]:
+        # wenn g bereits für den Input definiert ist, gib diesen Wert zurück:
+        if (i, tuple(S)) not in memory.keys():
+            if len(S) == 0:
+                paths = [[i]] if i == 0 else [[i, 0]];
+                memory[(i, tuple(S))] = (dist[i,0], paths);
+            else:
+                values_and_paths = [ (j, *g(j, (*S[:index], *S[(index+1):]))) for index, j in enumerate(S) ];
+                # berechne d(i,j) + g(j, S \ {i}) for each j in S:
+                values_and_paths = [ (j, dist[i,j] + value, paths) for  j, value, paths in values_and_paths];
+                value = optimise([value for _, value, _  in values_and_paths]);
+                paths = [];
+                for j, value_, paths_ in values_and_paths:
+                    if value_ == value:
+                        paths += [ [i, *path] for path in paths_ ];
+                memory[(i, tuple(S))] = (value, paths);
+        return memory[(i, tuple(S))];
+
+    # berechne g(0, {1,2,...,n-1}):
+    optimal_wert = g(0, [i for i in range(1,n)]);
+
+    if verbose:
+        display_computation(n, memory);
+
+    return optimal_wert, [];
+
+def display_computation(n: int, memory: Dict[tuple[int, tuple], tuple[float, list[list[int]]]]):
+    keys = sorted(memory.keys(), key=lambda key: (len(key[1]), key[0], key[1]));
+    for k in range(0,n):
+        print(f'\x1b[4;1m|S| = {k}:\x1b[0m');
+        for (i, S) in keys:
+            if len(S) != k:
+                continue;
+            value, paths = memory[(i, S)];
+            print(f'g({i}, {list(S)}) = {value}');
+            if len(paths) == 1:
+                print(f'optimal path: {" -> ".join(map(str, paths[0]))}');
+            else:
+                print('optimal paths:');
+                for path in paths:
+                    print(f'* {" -> ".join(map(str, path))}');
+            print('');
+    return;

code/python/tests/conftest.py

@@ -6,17 +6,8 @@
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 from unittest import TestCase;
-from pytest import mark;
 from pytest import fixture;
 
-from tests.core.log import *;
-
-# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-# CONSTANTS
-# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
-#
-
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 # FIXTURES
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -24,3 +15,11 @@ from tests.core.log import *;
 @fixture(scope='module')
 def test():
     return TestCase();
+
+@fixture(scope='module')
+def debug():
+    def log(*lines: str):
+        with open('logs/debug.log', 'a') as fp:
+            for line in lines:
+                print(line, end='\n', file=fp);
+    return log;

code/python/tests/core/log.py

@@ -1,17 +0,0 @@
-#!/usr/bin/env python3
-# -*- coding: utf-8 -*-
-
-# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-# IMPORTS
-# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
-#
-
-# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-# METHODS - logging
-# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
-def log(*lines: str):
-    with open('logs/debug.log', 'a') as fp:
-        for line in lines:
-            print(line, end='\n', file=fp);

code/python/tests/test_graphs/conftest.py

@@ -9,8 +9,6 @@ from unittest import TestCase;
 from pytest import mark;
 from pytest import fixture;
 
-from tests.core.log import *;
-
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 # CONSTANTS
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

code/python/tests/test_graphs/test_tarjan.py

@@ -5,12 +5,12 @@
 # IMPORTS
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-from contextlib import nullcontext as does_not_raise
+import pytest;
-from collections import Counter;
 from pytest import mark;
 from pytest import fixture;
 from pytest import lazy_fixture;
 from unittest import TestCase;
+from unittest.mock import patch;
 
 from src.local.typing import *;
 from src.graphs.graph import *;
@@ -73,6 +73,13 @@ def test_tarjan(test, G, expected):
     components = tarjan_algorithm(G, False);
     assert_components_eq(test, components, expected);
 
+@patch(f'{__name__}.tarjan_algorithm', lambda *_: [])
+@mark.parametrize(('G', 'expected'), [ (lazy_fixture('graph1'), [[1], [3], [2,4]])])
+@mark.usefixtures('test')
+def test_failable_tarjan(test, G, expected):
+    with pytest.raises(AssertionError):
+        test_tarjan(test, G, expected);
+
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 # AUXILIARY METHODS
 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~